JP2009285602A - Distilling apparatus of carbon dioxide, and washing apparatus equipped therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的には蒸留装置とそれを備える洗浄装置に関し、特定的には、二酸化炭素の蒸留を行うための蒸留装置と、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いて、例えば繊維の洗浄を行なう洗浄装置に関する。 The present invention relates generally to a distillation apparatus and a cleaning apparatus comprising the same, and more particularly to a distillation apparatus for performing distillation of carbon dioxide and carbon dioxide in a supercritical or liquid state, for example, The present invention relates to a cleaning apparatus that performs cleaning.
従来、被蒸留対象物質を蒸発部で蒸発させ、凝縮部で凝縮する蒸留装置において、凝縮部で生じる熱を利用して蒸発部での蒸発を行う蒸留装置がある。蒸発部に供給される被蒸留対象物質の純度が十分に高い場合には、蒸留によって被蒸留対象物質から分離される不純物の温度変化によって消費される熱量をほとんど無視することができる。この場合には、蒸発部で被蒸留対象物質の蒸発に必要な熱量と、凝縮部で被蒸留対象物質を凝縮させることによって生じる熱量とがほぼ等しくなる。そこで、このような場合には、被蒸留対象物を蒸発部で蒸発させるために必要な熱量のほとんどを、凝縮部で生じる熱によって補うことができる。また、被蒸留対象物の純度が比較的低い場合であっても、凝縮部で生じる熱を蒸発部に供給することによって、蒸発部の加熱や凝縮部の冷却を低減することができる。このようにして、省エネルギー効果を高めることが可能な蒸留装置が提案されている。 Conventionally, in a distillation apparatus that evaporates a substance to be distilled in an evaporation section and condenses in a condensation section, there is a distillation apparatus that performs evaporation in the evaporation section using heat generated in the condensation section. When the purity of the substance to be distilled supplied to the evaporation section is sufficiently high, the amount of heat consumed by the temperature change of the impurities separated from the substance to be distilled by distillation can be almost ignored. In this case, the amount of heat required for the evaporation of the substance to be distilled in the evaporation unit is substantially equal to the amount of heat generated by condensing the substance to be distilled in the condensing unit. Therefore, in such a case, most of the amount of heat necessary for evaporating the object to be distilled in the evaporating part can be supplemented by the heat generated in the condensing part. Moreover, even when the purity of the object to be distilled is relatively low, heating of the evaporating unit and cooling of the condensing unit can be reduced by supplying heat generated in the condensing unit to the evaporating unit. Thus, a distillation apparatus capable of enhancing the energy saving effect has been proposed.
例えば、特開平03−181302号公報(特許文献1)には、ヒートポンプを用いて排熱部の熱を加熱部に供給して、水蒸気の凝縮時に発生する潜熱によって水を加熱する、水の蒸留装置が記載されている。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 03-181302 (Patent Document 1) discloses a distillation of water in which heat of a waste heat unit is supplied to a heating unit using a heat pump, and water is heated by latent heat generated during condensation of water vapor. An apparatus is described.
また、特開2000−126502号公報(特許文献2)には、有機溶媒蒸気の凝縮潜熱を回収して有機溶媒水溶液の脱水をする、有機溶媒蒸気の廃熱回収装置が記載されている。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-126502 (Patent Document 2) describes an organic solvent vapor waste heat recovery device that recovers the latent heat of condensation of organic solvent vapor to dehydrate the organic solvent aqueous solution.
特表2002−539868号公報(特許文献3)に記載の液体二酸化炭素などの高密度化液状処理ガスを用いる清浄化装置では、凝縮手段は蒸発容器に熱的に接触している。 In the cleaning device using a densified liquid processing gas such as liquid carbon dioxide described in JP-T-2002-539868 (Patent Document 3), the condensing means is in thermal contact with the evaporation container.
特開昭54−19474号公報(特許文献4)に記載の連続真空濃縮装置では、第1と第2の蒸発効用缶を用いて、第2の蒸発効用缶の凝縮部の排熱を第1の蒸発効用缶の蒸発部に原液の顕熱として伝達している。
しかしながら、実際には、蒸発部や凝縮部においては、外部との熱の授受が生じる。そのため、上記のように、蒸発部と凝縮部の間で熱交換を行なうことによって蒸発部が加熱されたり凝縮部が冷却されたりしたとしても、外部から蒸留装置に大きな熱量を供給したり、蒸留装置から外部へ大きな熱量を排出したりする必要がある。 However, in reality, heat is exchanged with the outside in the evaporation section and the condensation section. Therefore, as described above, even if the evaporation section is heated or the condensation section is cooled by performing heat exchange between the evaporation section and the condensation section, a large amount of heat is supplied to the distillation apparatus from the outside, or distillation is performed. It is necessary to discharge a large amount of heat from the apparatus to the outside.
そこで、この発明の目的は、蒸発部と凝縮部との間で熱交換を行う場合において、外部から供給または外部へ排出する熱量を低減することが可能な二酸化炭素の蒸留装置とそれを備える洗浄装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a carbon dioxide distillation apparatus capable of reducing the amount of heat supplied from the outside or discharged to the outside when performing heat exchange between the evaporation section and the condensation section, and a cleaning provided therewith. Is to provide a device.
この発明に従った二酸化炭素の蒸留装置は、液体状態の二酸化炭素を蒸発させるための蒸発部と、蒸発部の内部の圧力を調節するための蒸発部圧力調節手段と、蒸発部で蒸発させられた二酸化炭素を凝縮するための凝縮部と、凝縮部の内部の圧力を調節するための凝縮部圧力調節手段と、蒸発部と凝縮部との間で熱交換を行うための熱交換手段と、蒸発部と凝縮部の外部の温度を検知するための温度検知手段とを備え、蒸発部圧力調節手段は、蒸発部の内部における二酸化炭素の沸点が、温度検知手段によって検知される外部の温度よりも低くなるように蒸発部の内部の圧力を調節するように構成され、凝縮部圧力調節手段は、凝縮部の内部における二酸化炭素の沸点が、温度検知手段によって検知される外部の温度よりも高くなるように凝縮部の内部の圧力を調節するように構成されている。 The carbon dioxide distillation apparatus according to the present invention is evaporated by the evaporation section for evaporating the carbon dioxide in the liquid state, the evaporation section pressure adjusting means for adjusting the pressure inside the evaporation section, and the evaporation section. A condensing unit for condensing the carbon dioxide, a condensing unit pressure adjusting unit for adjusting the pressure inside the condensing unit, a heat exchanging unit for performing heat exchange between the evaporation unit and the condensing unit, A temperature detection means for detecting the temperature outside the evaporation section and the condensation section, the evaporation section pressure adjustment means is configured such that the boiling point of carbon dioxide inside the evaporation section is greater than the external temperature detected by the temperature detection means. The pressure inside the condensing part is adjusted so that the boiling point of carbon dioxide inside the condensing part is higher than the external temperature detected by the temperature detecting means. To be It is configured to adjust the pressure inside the section.
液体状態の二酸化炭素は、蒸発部において蒸発に必要な熱量を与えられると、気体状態になる。次に、凝縮部において凝縮熱が除去されることによって、液体状態に戻る。このようにして、二酸化炭素の蒸留が行われる。 When carbon dioxide in a liquid state is given the amount of heat necessary for evaporation in the evaporation section, it enters a gas state. Next, the heat of condensation is removed in the condensing part to return to the liquid state. In this manner, carbon dioxide is distilled.
蒸発部においては、温度と圧力を一定に保ちながら二酸化炭素を蒸発させるためには、二酸化炭素の蒸発に必要な熱を供給する、すなわち、蒸発部を加熱する必要がある。一方、凝縮部においては、温度と圧力を一定に保ちながら二酸化炭素を凝縮させるためには、凝縮熱を除去する、すなわち、凝縮部を冷却する必要がある。蒸留対象の二酸化炭素に含まれる不純物が少量であれば、蒸発部で二酸化炭素を蒸発させるために加えることが必要な熱量と、凝縮部で二酸化炭素を凝縮させるために除去することが必要な熱量の大きさは、ほぼ等しい。そこで、凝縮部から蒸発部に熱量を供給するように熱交換することによって、外部から蒸発部を加熱したり、外部から凝縮部を冷却したりする必要がほぼなくなる。 In the evaporation section, in order to evaporate carbon dioxide while keeping the temperature and pressure constant, it is necessary to supply heat necessary for evaporation of the carbon dioxide, that is, to heat the evaporation section. On the other hand, in the condensing part, in order to condense carbon dioxide while keeping the temperature and pressure constant, it is necessary to remove the heat of condensation, that is, to cool the condensing part. If the amount of impurities contained in the carbon dioxide to be distilled is small, the amount of heat that needs to be added to evaporate the carbon dioxide in the evaporation section and the amount of heat that needs to be removed to condense the carbon dioxide in the condensation section Are approximately equal in size. Thus, by exchanging heat so as to supply heat from the condensing unit to the evaporating unit, there is almost no need to heat the evaporating unit from outside or to cool the condensing unit from outside.
ところで、熱は、エントロピーが増大する方向、すなわち、蒸発部と凝縮部の温度が均一化する方向にしか伝達されない。したがって、凝縮部から蒸発部に熱量を供給するためには、凝縮部の温度が蒸発部の温度よりも高いことが必要である。 By the way, heat is transmitted only in the direction in which the entropy increases, that is, in the direction in which the temperatures of the evaporation unit and the condensation unit become uniform. Therefore, in order to supply heat from the condensing unit to the evaporating unit, the temperature of the condensing unit needs to be higher than the temperature of the evaporating unit.
蒸発部の温度は、液体状態の二酸化炭素が気体状態の二酸化炭素になる温度、すなわち、二酸化炭素の沸点にほぼ等しくなる。また、凝縮部の温度は、気体状態の二酸化炭素が液体状態の二酸化炭素になる温度、すなわち、二酸化炭素の沸点(凝縮点)にほぼ等しくなる。蒸発部における二酸化炭素の沸点は、蒸発部の内部の圧力を調節することによって、変化させることができる。同様に、凝縮部における二酸化炭素の沸点(凝縮点)も、凝縮部の内部の圧力を調節することによって変化させることができる。 The temperature of the evaporating section is substantially equal to the temperature at which liquid carbon dioxide becomes gaseous carbon dioxide, that is, the boiling point of carbon dioxide. Further, the temperature of the condensing part is substantially equal to the temperature at which the carbon dioxide in the gaseous state becomes carbon dioxide in the liquid state, that is, the boiling point (condensation point) of carbon dioxide. The boiling point of carbon dioxide in the evaporation part can be changed by adjusting the pressure inside the evaporation part. Similarly, the boiling point (condensation point) of carbon dioxide in the condensing part can be changed by adjusting the pressure inside the condensing part.
そこで、蒸発部における二酸化炭素の沸点が、凝縮部における二酸化炭素の沸点(凝縮点)よりも低くなるように、蒸発部の内部の圧力と凝縮部の内部の圧力を調節することによって、凝縮部から蒸発部に熱量を供給することができる。 Therefore, by adjusting the pressure inside the evaporation section and the pressure inside the condensation section so that the boiling point of carbon dioxide in the evaporation section is lower than the boiling point (condensation point) of carbon dioxide in the condensation section, the condensation section The amount of heat can be supplied to the evaporating unit.
しかしながら、実際には、蒸発部と凝縮部において外部との熱の流出入が生じて、凝縮部で除去することが必要な熱量すべてを蒸発部に供給して二酸化炭素を蒸発させるために利用することはできない。 However, in reality, heat flows in and out from the outside in the evaporation section and the condensation section, and all the amount of heat necessary to be removed in the condensation section is supplied to the evaporation section and used to evaporate carbon dioxide. It is not possible.
例えば、凝縮部と蒸発部の温度がどちらも外部の温度よりも高く、凝縮部の温度が蒸発部の温度よりも高い場合には、凝縮部の熱量の一部が外部に流出し、残りが蒸発部に供給される。しかしながら、蒸発部においても、凝縮部から供給された熱量の一部がさらに外部に流出し、残りの熱量のみが蒸発部において二酸化炭素を蒸発させるために利用される。そのため、蒸発部において二酸化炭素を蒸発させるためには、蒸発に必要な熱量を蒸発部に供給し、かつ、蒸発部から外部に流出する熱量と、凝縮部から外部に流出する熱量とを合わせた量に相等する熱量を蒸発部に供給するように、蒸発部を加熱する必要がある。 For example, if the temperature of the condensing unit and the evaporating unit are both higher than the outside temperature and the temperature of the condensing unit is higher than the temperature of the evaporating unit, a part of the heat quantity of the condensing unit flows out to the outside, Supplied to the evaporation section. However, also in the evaporation section, a part of the heat quantity supplied from the condensing part flows out further, and only the remaining heat quantity is used for evaporating carbon dioxide in the evaporation section. Therefore, in order to evaporate carbon dioxide in the evaporating unit, the amount of heat necessary for evaporation is supplied to the evaporating unit, and the amount of heat flowing out from the evaporating unit and the amount of heat flowing out from the condensing unit are combined. It is necessary to heat the evaporation section so that an amount of heat equivalent to the quantity is supplied to the evaporation section.
また、例えば、凝縮部の温度も蒸発部の温度も外部の温度よりも低く、凝縮部の温度が蒸発部の温度よりも高い場合には、蒸発部においては外部から熱が供給され、凝縮部にも外部から熱が供給される。そのため、凝縮部において二酸化炭素を凝縮させるためには、凝縮に必要な熱量を凝縮部から排出し、かつ、凝縮部に外部から流入する熱量と、蒸発部に外部から流入する熱量とを合わせた量に相等する熱量を凝縮部から排出するように、凝縮部を冷却する必要がある。 Further, for example, when the temperature of the condensing unit and the temperature of the evaporating unit are lower than the outside temperature and the temperature of the condensing unit is higher than the temperature of the evaporating unit, heat is supplied from the outside in the evaporating unit, and the condensing unit Also, heat is supplied from the outside. Therefore, in order to condense the carbon dioxide in the condensing unit, the amount of heat necessary for condensation is discharged from the condensing unit, and the amount of heat flowing into the condensing unit from the outside and the amount of heat flowing into the evaporating unit from the outside are combined. It is necessary to cool the condensing part so that the amount of heat equivalent to the quantity is discharged from the condensing part.
そこで、この発明に従った二酸化炭素の蒸留装置においては、蒸発部の温度、すなわち、蒸発部における二酸化炭素の沸点を外部の温度よりも低くし、凝縮部の温度、すなわち、凝縮部における二酸化炭素の沸点(凝縮点)を外部の温度よりも高くするように、蒸発部の内部の圧力と凝縮部の内部の圧力を調節する。 Therefore, in the carbon dioxide distillation apparatus according to the present invention, the temperature of the evaporation section, that is, the boiling point of carbon dioxide in the evaporation section is made lower than the external temperature, and the temperature of the condensation section, that is, carbon dioxide in the condensation section. The internal pressure of the evaporation unit and the internal pressure of the condensation unit are adjusted so that the boiling point (condensation point) of the liquid is higher than the external temperature.
このようにすることにより、蒸発部の加熱や凝縮部の冷却を行なうために外部から供給または外部へ排出する熱量を低減することが可能な蒸留装置を提供することができる。 By doing in this way, the distillation apparatus which can reduce the calorie | heat amount supplied or discharged | emitted outside from the outside in order to heat an evaporation part and to cool a condensation part can be provided.
この発明に従った二酸化炭素の蒸留装置においては、温度検知手段によって検知される外部の温度が所定の温度よりも低い場合には、蒸発部圧力調節手段は、蒸発部の圧力を低くし、凝縮部圧力調節手段は、凝縮部の圧力を低くするように構成されていることが好ましい。 In the carbon dioxide distillation apparatus according to the present invention, when the external temperature detected by the temperature detecting means is lower than a predetermined temperature, the evaporation section pressure adjusting means reduces the pressure of the evaporation section to condense. The partial pressure adjusting means is preferably configured to reduce the pressure in the condensing unit.
このようにすることにより、蒸発部の加熱や凝縮部の冷却をするために外部から供給することが必要なエネルギーを低減することができる。 By doing in this way, in order to heat an evaporation part and to cool a condensation part, the energy which needs to be supplied from the outside can be reduced.
この発明に従った二酸化炭素の蒸留装置においては、蒸発部圧力調節手段と凝縮部圧力調節手段は、蒸発部の外部から内部に流入する熱量と、凝縮部の内部から外部に流出する熱量とがほぼ等しくなるように、蒸発部と凝縮部の内部の圧力を調節するように構成されていることが好ましい。 In the carbon dioxide distillation apparatus according to the present invention, the evaporation unit pressure adjusting unit and the condensing unit pressure adjusting unit are configured such that the amount of heat flowing from the outside of the evaporation unit into the inside and the amount of heat flowing out from the inside of the condensation unit to the outside. It is preferable that the pressure inside the evaporating unit and the condensing unit is adjusted so as to be approximately equal.
このようにすることにより、凝縮部から除去する必要がある凝縮熱を、ほとんど全部、蒸発部において二酸化炭素を蒸発させるために利用することができる。 By doing in this way, almost all the condensation heat which needs to be removed from a condensation part can be utilized in order to evaporate a carbon dioxide in an evaporation part.
この発明に従った二酸化炭素の蒸留装置においては、蒸発部圧力調節手段と凝縮部圧力調節手段は、蒸発部の外部から内部に流入する熱量が、凝縮部の内部から外部に流出する熱量よりも小さくなるように、蒸発部と凝縮部の内部の圧力を調節するように構成されていることが好ましい。 In the carbon dioxide distillation apparatus according to the present invention, the evaporation unit pressure adjusting unit and the condensing unit pressure adjusting unit are configured such that the amount of heat flowing from the outside of the evaporation unit to the inside is larger than the amount of heat flowing from the inside of the condensation unit to the outside. It is preferable that the pressure inside the evaporating unit and the condensing unit is adjusted so as to be small.
このようにすることにより、外部から凝縮部を冷却する必要がなくなる。 In this way, it is not necessary to cool the condensing part from the outside.
この発明に従った二酸化炭素の蒸留装置においては、蒸発部圧力調節手段と凝縮部圧力調節手段は、蒸発部の外部から内部に流入する熱量が、凝縮部の内部から外部に流出する熱量よりも大きくなるように、蒸発部と凝縮部の内部の圧力を調節するように構成されていることが好ましい。 In the carbon dioxide distillation apparatus according to the present invention, the evaporation unit pressure adjusting unit and the condensing unit pressure adjusting unit are configured such that the amount of heat flowing from the outside of the evaporation unit to the inside is larger than the amount of heat flowing from the inside of the condensation unit to the outside. It is preferable that the pressure inside the evaporation unit and the condensation unit is adjusted so as to increase.
このようにすることにより、外部から蒸発部を加熱する必要がなくなる。 By doing in this way, it becomes unnecessary to heat an evaporation part from the outside.
この発明に従った二酸化炭素の蒸留装置においては、蒸発部の熱伝導率が凝縮部の熱伝導率よりも小さいことが好ましい。 In the carbon dioxide distillation apparatus according to the present invention, it is preferable that the thermal conductivity of the evaporating part is smaller than the thermal conductivity of the condensing part.
蒸発部の熱伝導率が凝縮部の熱伝導率よりも小さいことによって、蒸発部において熱量が外部から流入しにくく、凝縮部において熱量が外部に流出しやすくなる。蒸発部と凝縮部における外部との熱の流出入量は、熱伝導率と、外部との温度差とに比例する。そこで、蒸発部の熱伝導率を凝縮部の熱伝導率よりも小さくすることによって、外部と凝縮部との温度差を、外部と蒸発部との温度差よりも小さくしても、蒸発部と凝縮部における外部との熱の流出入量を等しくすることができる。凝縮部の温度は、外部の温度よりも高いので、凝縮部の内部の圧力を低くすることによって、凝縮部と外部との温度差を小さくすることができる。 Since the heat conductivity of the evaporation unit is smaller than the heat conductivity of the condensing unit, the amount of heat hardly flows from the outside in the evaporation unit, and the amount of heat easily flows out to the outside in the condensing unit. The amount of heat flowing in and out of the evaporation section and the condensation section is proportional to the thermal conductivity and the temperature difference from the outside. Therefore, even if the temperature difference between the outside and the condensing part is made smaller than the temperature difference between the outside and the condensing part by making the heat conductivity of the evaporating part smaller than the heat conductivity of the condensing part, The amount of heat flowing in and out from the outside in the condensing part can be made equal. Since the temperature of the condensing part is higher than the external temperature, the temperature difference between the condensing part and the outside can be reduced by lowering the pressure inside the condensing part.
このようにすることにより、凝縮部の内部の圧力を低くすることができる。 By doing in this way, the pressure inside a condensation part can be made low.
この発明に従った洗浄装置は、被洗浄対象物を超臨界または液体状態の二酸化炭素で洗浄するための洗浄槽と、凝縮部から洗浄槽に二酸化炭素を供給するための供給路と、洗浄槽から蒸発部に二酸化炭素を排出するための排出路と、上記のいずれかの二酸化炭素の蒸留装置を備えることが好ましい。 A cleaning apparatus according to the present invention includes a cleaning tank for cleaning an object to be cleaned with carbon dioxide in a supercritical or liquid state, a supply path for supplying carbon dioxide from a condenser to the cleaning tank, and a cleaning tank It is preferable to include a discharge path for discharging carbon dioxide from the evaporation section to the evaporation section and any one of the carbon dioxide distillation apparatuses described above.
化学工場等における蒸留では、一般的に、蒸留自体が多段式で行われている。そのため、ひとつの段の排熱を別の段で使用することが一般的に行なわれている。また、反応容器や乾燥機など他の装置が周囲に設置されていることも多く、それらの装置と熱を有効活用することができる。しかしながら、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いて被洗浄対照物の洗浄を行なう洗浄装置では、蒸留を一段で行うことが一般的である。また、超臨界または液体状態の二酸化炭素を用いて被洗浄対象物を洗浄することにより、被洗浄対象物を乾燥させるための乾燥機も不要になるので、反応容器や乾燥機などの他の装置が周囲に設置されることも少ない。 In distillation at a chemical factory or the like, the distillation itself is generally performed in a multistage manner. Therefore, it is common practice to use one stage of exhaust heat in another stage. In addition, other devices such as a reaction vessel and a dryer are often installed in the vicinity, and these devices and heat can be used effectively. However, in a cleaning apparatus that cleans the object to be cleaned using carbon dioxide in a supercritical or liquid state, it is common to perform distillation in one stage. In addition, since the object to be cleaned is cleaned with carbon dioxide in a supercritical or liquid state, a dryer for drying the object to be cleaned is not required, so other devices such as a reaction vessel and a dryer are used. Is rarely installed around.
そこで、洗浄装置は、被洗浄対象物を超臨界または液体状態の二酸化炭素で洗浄するための洗浄槽と、凝縮部から洗浄槽に二酸化炭素を供給するための供給路と、洗浄槽から蒸発部に二酸化炭素を排出するための排出路と、上記のいずれかの二酸化炭素の蒸留装置を備えることにより、蒸発部の加熱や凝縮部の冷却を行なうために外部から供給または外部へ排出する熱量を低減することが可能な蒸留装置を備える洗浄装置を提供することができる。 Therefore, the cleaning apparatus includes a cleaning tank for cleaning the object to be cleaned with carbon dioxide in a supercritical or liquid state, a supply path for supplying carbon dioxide from the condensing unit to the cleaning tank, and an evaporation unit from the cleaning tank. By providing a discharge path for discharging carbon dioxide and any one of the carbon dioxide distillation devices described above, the amount of heat supplied from the outside or discharged to the outside for heating the evaporation section and cooling the condensation section can be reduced. A cleaning device including a distillation device that can be reduced can be provided.
以上のように、この発明によれば外部から供給または外部へ排出する熱量を低減することが可能な二酸化炭素の蒸留装置とそれを備える洗浄装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a carbon dioxide distillation apparatus capable of reducing the amount of heat supplied or discharged from the outside, and a cleaning apparatus equipped with the carbon dioxide distillation apparatus.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、この発明の第1実施形態として、洗浄システムの全体を概略的に示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically showing an entire cleaning system as a first embodiment of the present invention.
図1に示すように、洗浄装置として洗浄システム1は、主に、洗浄槽100と、蒸発部210と、蒸発部圧力センサ212と、圧縮機220と、凝縮部230と、凝縮部圧力センサ232と、二酸化炭素供給源として液体二酸化炭素ボンベ240と、二酸化炭素を高圧化して送出するポンプ250と、二酸化炭素から分離された汚れを回収する汚れ受け容器260と、熱交換手段としてヒートパス300と、温度検知手段として温度センサ400と、制御装置500とから構成されている。弁a271と蒸発部210と弁b272と圧縮機220と凝縮部230と弁c273は二酸化炭素の蒸留装置を構成している。圧縮機220と弁a271と弁b272と弁c273と制御装置500は、蒸発部圧力調節手段と凝縮部圧力調節手段の一例である。
As shown in FIG. 1, the cleaning system 1 as a cleaning device mainly includes a
洗浄システム1を構成する各部材は、配管によって接続され、配管に配置されている弁は、適宜開閉される。洗浄槽100には、被洗浄対象物110が収容される。被洗浄対象物110は、例えば、繊維構造体である。繊維構造体は、衣類や、リネン、布団、枕、マット、ハンカチ、タオル、ぬいぐるみなど、繊維からできているものであればなんでもよい。
Each member which comprises the washing | cleaning system 1 is connected by piping, and the valve arrange | positioned at piping is opened and closed suitably. An
蒸発部210と凝縮部230は、耐圧容器によって形成されている。蒸発部210には、蒸発部210の内部の圧力を検知するための蒸発部圧力センサ212が配置されている。凝縮部230には、凝縮部230の内部の圧力を検知するための凝縮部圧力センサ232が配置されている。蒸発部210と凝縮部230とは、熱伝導率の大きさが等しくなるように形成されている。熱伝導率の大きさは、蒸発部210と凝縮部230の構造や材質によって決まる。
The
ただし、ここでいう熱伝導率は、材料などの物性値としての熱伝導率のことではなく、ある部分(例えば、凝縮部230)が直接、外部の空気と熱の授受を行なったり、その部分と接触する部品などを通じて間接的に外部の空気と熱の授受を行なったりする際の、その部分の周辺全体の熱の伝わりにくさを示す伝熱抵抗の逆数のことである。例えば、凝縮部230の熱伝導率とは、凝縮部230の材料の物性値としての熱伝導率のことではなく、凝縮部230が直接、外部の空気と熱の授受を行なったり、凝縮部230と接触する配管等の部品などを通じて間接的に外部の空気と熱の授受を行なったりする際の、凝縮部230の周辺全体の熱の伝わりにくさを示す伝熱抵抗の逆数のことである。
However, the thermal conductivity here is not the thermal conductivity as a physical property value of a material or the like, but a certain part (for example, the condensing part 230) directly exchanges heat with external air or the part. It is the reciprocal of the heat transfer resistance, which indicates the difficulty in transferring heat around the part when the heat is indirectly exchanged with the external air through a part in contact with the air. For example, the heat conductivity of the condensing
蒸発部210と凝縮部230とは、ヒートパス300を介して熱的に接触しており、蒸発部210と凝縮部230との間ではヒートパス300を通じて熱交換される。ヒートパス300は、熱伝導率が高い材料として銅などによって形成されていてもよい。また、熱媒体が流れる流路として形成されていてもよい。熱媒体を用いる場合には、熱伝導をより促進するために、熱媒体に圧力変化を加えて、ヒートポンプのようにしてもよい。
The evaporating
ヒートパス300と蒸発部210との間には蒸発部熱交換器211が配置され、ヒートパス300と凝縮部230との間には凝縮部熱交換器231が配置されている。蒸発部熱交換器211と凝縮部熱交換器231は、ヒートパス300と蒸発部210または凝縮部230との間の熱の授受を容易にするための部材である。例えば、ヒートパス300と蒸発部210または凝縮部230の接続部分において、接触面積が大きくなるように形成されている部分を含む。
An
液体二酸化炭素ボンベ240は、二酸化炭素供給弁241と、弁c273と、ポンプ250を介して、配管によって洗浄槽100に接続されている。洗浄槽100と蒸発部210とを接続する配管には、弁a271が配置されている。蒸発部210と圧縮機220とを接続する配管には、弁b272が配置されている。圧縮機220と凝縮部230は、配管で接続されている。凝縮部230は、弁d274が配置される配管を通して汚れ受け容器260と接続されている。
The liquid
凝縮部230と洗浄槽100とを接続する配管が供給路を構成し、洗浄槽100と蒸発部210とを接続する配管が排出路を構成している。
A pipe connecting the condensing
二酸化炭素は、図中に二点鎖線で示す矢印の方向に、洗浄システム1内を循環している。 Carbon dioxide circulates in the cleaning system 1 in the direction of the arrow indicated by a two-dot chain line in the figure.
図2は、洗浄システムの制御関連の構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing a control-related configuration of the cleaning system.
図2に示すように、温度センサ400は、蒸発部210と凝縮部230の外部の温度を検知して、制御装置500に信号を送信する。制御装置500は、温度センサ400によって検知される外部の温度に基づいて、蒸発部210における二酸化炭素の沸点が外部の温度よりも低くなるように、蒸発部210の圧力を調節する。また、制御装置500は、凝縮部230における二酸化炭素の沸点(凝縮点)が外部の温度よりも高くなるように、凝縮部230の圧力を調節する。
As shown in FIG. 2, the
蒸発部圧力センサ212と凝縮部圧力センサ232は、蒸発部210の内部の圧力と凝縮部230の内部の圧力を検知して、制御装置500に信号を送信する。制御装置500は、蒸発部210の内部と凝縮部230の内部が、それぞれ所定の圧力になるように調節する。
The evaporating
制御装置500は、温度センサ400と蒸発部圧力センサ212と凝縮部圧力センサ232から受信する信号に基づいて、上述のように蒸発部210の内部の圧力と凝縮部230の圧力を調整するように、圧縮機220と、弁a271と、弁b272と、弁c273に制御信号を送信する。
Based on the signals received from
まず、図1と図2を用いて、洗浄システム1の運転工程を説明する。 First, the operation | movement process of the washing | cleaning system 1 is demonstrated using FIG. 1 and FIG.
被洗浄対象物110が洗浄槽100に収容された後、洗浄システム1の運転を開始する。
After the object to be cleaned 110 is accommodated in the
まず、二酸化炭素供給弁241と弁c273が開かれて、液体二酸化炭素ボンベ240からポンプ250に二酸化炭素が供給される。二酸化炭素は、ポンプ250で圧縮されたり、ヒータ(図示しない)によって加熱されたりして、適当な温度と圧力の液体二酸化炭素(LCO2)または超臨界二酸化炭素(ScCO2)となる。液体状態または超臨界状態の二酸化炭素は、ポンプ250から洗浄槽100の内部に供給される。
First, the carbon
洗浄槽100の内部では、液体状態または超臨界状態の二酸化炭素と繊維構造体などの被洗浄対象物110とが接触し、被洗浄対象物110の洗浄が行なわれる。被洗浄対象物110中の汚れは、超臨界または液体状態の二酸化炭素中に抽出される。なお、洗浄槽100で洗浄に用いられる二酸化炭素には、界面活性剤、水、油などの添加物を添加してもよい。
In the
被洗浄対象物110から抽出された汚れを含む二酸化炭素は、弁a271が開かれると、蒸発部210の内部に流入する。
The carbon dioxide containing dirt extracted from the
蒸発部210では、減圧および/または断熱膨張による冷却によって、二酸化炭素の温度および/または圧力が低下して、二酸化炭素が超臨界状態であった場合にも超臨界状態ではなくなり、気液に分離する。蒸発部210の圧力を、蒸発部210の内部における二酸化炭素の沸点が温度センサ400によって検知される外部の温度よりも低くなるように、制御装置500が圧縮機220、弁a271、弁b272、弁c273を制御すると、ヒートパス300を通して凝縮部230の熱が蒸発部210に供給される。また、外部から蒸発部210に熱が流入する。このようにして、蒸発部210の内部の液体状態の二酸化炭素が加熱されて次第に気体状態になる。二酸化炭素は、洗浄システム1内を循環しているので、蒸発部210には、液体状態の二酸化炭素が順次流入し、蒸発する。
In the evaporating
被洗浄対象物110から抽出された汚れや洗浄時に添加された界面活性剤などの添加剤は、二酸化炭素と比較して蒸発しにくいので、気体状態になった二酸化炭素と分離される。二酸化炭素から分離された汚れや界面活性剤などの添加剤は、蒸発部210の下部の弁d274が開かれると、汚れ受け容器260に排出される。
Additives such as dirt extracted from the
気体状態の二酸化炭素は、圧縮機220で加圧されて、凝縮部230に送り込まれる。凝縮部230の圧力を、凝縮部230の内部における二酸化炭素の沸点が温度センサ400によって検知される外部の温度よりも高くなるように、制御装置500が圧縮機220、弁a271、弁b272、弁c273を制御すると、ヒートパス300を通して凝縮部230の熱が蒸発部210に供給される。また、凝縮部230から外部に熱が流出する。このようにして、凝縮部230の内部の気体状態の二酸化炭素が冷却されて次第に液体状態になる。
The carbon dioxide in the gaseous state is pressurized by the
液体状態になった二酸化炭素は、再び洗浄槽100に流入する。このようにして、二酸化炭素は洗浄システム1内を循環する。
The carbon dioxide in a liquid state flows into the
次に、蒸発部210と凝縮部230の圧力制御について説明する。
Next, pressure control of the
外部の温度をTr、蒸発部210の温度をTv、凝縮部230の温度をTcとする。温度は、Tc>Tr>Tvの順に高いとする。また、蒸発部210の熱伝導率をkv、凝縮部230の熱伝導率をkcとする。また、凝縮部230において二酸化炭素の凝縮によって排出される熱量と蒸発部210おいて二酸化炭素の蒸発に必要な熱量を等しくQであるとする。二酸化炭素の蒸留の間、蒸発部210と凝縮部230の温度と圧力は一定であるとする。また、外部の温度も一定であるとする。
Assume that the external temperature is T r , the temperature of the
外部よりも温度が高い凝縮部230においては、外部に熱が流出する。凝縮部230から外部に流出する熱量をQcrとすると、Qcr=kc(Tc−Tr)となる。したがって、凝縮熱のうち、ヒートパス300を通して凝縮部230に供給される熱量はQ−Qcr=Q−kc(Tc−Tr)となる。
In the condensing
一方、外部よりも温度が低い蒸発部210においては、外部から熱が流入する。蒸発部210に外部から流入する熱量をQrvとすると、Qrv=kv(Tr−Tv)となる。したがって、凝縮部230からヒートパス300を通して供給された熱量と、外部から蒸発部210に流入した熱量とをあわせた熱量が蒸発部210に供給される。蒸発部210に供給される熱量は、全体として以下のような量になる。
On the other hand, in the
Q−Qcr+Qrv=Q−kc(Tc−Tr)+kv(Tr−Tv)
蒸発部210に供給されるこの熱量のうち、蒸発部210において二酸化炭素の蒸発に必要とされるのはQである。凝縮部230から外部に流出する熱量Qcr=kc(Tc−Tr)が、外部から蒸発部210に流入する熱量Qrv=kv(Tr−Tv)よりも大きい場合には、蒸発部210に供給される熱量がQよりも小さくなってしまうので、蒸発部210を加熱する必要が生じる。一方、凝縮部230から外部に流出する熱量Qcr=kc(Tc−Tr)が、外部から蒸発部210に流入する熱量Qrv=kv(Tr−Tv)よりも小さい場合には、蒸発部210に供給される熱量はQよりも大きくなるので、凝縮部230を冷却する必要が生じる。
Q−Q cr + Q rv = Q−k c (T c −T r ) + k v (T r −T v )
Of this amount of heat supplied to the
そこで、第1実施形態においては、蒸発部210の熱伝導率kvと、凝縮部230の熱伝導率kcを等しくなるように、蒸発部210と凝縮部230を構成する。例えば、蒸発部210と凝縮部230の材料として断熱性の高い材料を用いたり、蒸発部210と凝縮部230の周囲の大気との接触面積を小さくすることによって、熱伝導率を小さくすることができる。また、蒸発部210と凝縮部230の材料として断熱性の低い材料を用いたり、蒸発部210と凝縮部230の周囲の大気との接触面積を大きくすることによって、熱伝導率を大きくすることができる。外部との熱の授受は、蒸発部210と凝縮部230以外の配管などにおいても生じているが、この実施形態においては、蒸発部210と凝縮部230以外の部分の熱伝導率は十分に低く、洗浄システム1と外部との熱の授受のほとんどが蒸発部210と凝縮部230で生じているものとする。
Therefore, in the first embodiment, the thermal conductivity k v evaporators 210, to be equal to the thermal conductivity k c condenser portion 230, constituting the
さらに、外部と蒸発部210との温度差と、外部と凝縮部230との温度差が等しくなるように、すなわち、(Tc−Tr)と(Tr−Tv)が等しくなるように、蒸発部210と凝縮部230の圧力を調節する。このようにすることにより、蒸発部210に外部から流入する熱量kv(Tr−Tv)と、凝縮部230から外部に流出する熱量kc(Tc−Tr)とが等しくなる。
Further, the temperature difference between the outside and the
外部の温度が20℃であるときには、例えば、蒸発部210の温度が15℃、凝縮部230の温度が25℃になるように、蒸発部210と凝縮部230の圧力を調節する。また、外部の温度が10であるときには、例えば、蒸発部210の温度が5℃、凝縮部230の温度が15℃になるように、蒸発部210と凝縮部230の圧力を調節する。
When the external temperature is 20 ° C., for example, the pressures of the
表1は、温度センサ400によって検知される外部の温度が20℃のときの蒸発部210と凝縮部230の圧力の例と、その圧力下における二酸化炭素の沸点と、その圧力下における二酸化炭素の気体−液体状態間の状態変化に必要な熱量を示す表である。
Table 1 shows examples of pressures of the
表1に示すように、温度センサ400によって検知される外部の温度が20℃のときには、制御装置500は、蒸発部210における二酸化炭素の沸点を15℃にするために、蒸発部210の内部の圧力を5.09MPaになるように、圧縮機220、弁a271、弁b272、弁c273(図1)を調整する。同時に、凝縮部230における二酸化炭素の沸点(凝縮点)を25℃にするために、蒸発部210の内部の圧力を6.43MPaになるように、圧縮機220、弁a271、弁b272、弁c273(図1)を調整する。
As shown in Table 1, when the external temperature detected by the
二酸化炭素の循環量を60kg/hとして、蒸発部210の圧力を5.09MPaにしたとき、蒸発部210において二酸化炭素が蒸発するために必要な熱量は、12.7MJ/hとなる。また、凝縮部230の圧力を6.43MPaにしたとき、凝縮部230において二酸化炭素が凝縮するために必要な熱量は、−13.6MJ/h、すなわち、13.6MJ/hの熱量を排出することが必要となる。このように、蒸発部210に加えることが必要な熱量と、凝縮部230から排出する熱量とは、ほぼ等しい大きさになる。この説明においては、二酸化炭素に含まれる汚れや添加剤による影響を無視しているが、これらの成分は二酸化炭素と比較して量が少なく、また、これらの物質は、このような温度や圧力の下では相変化しにくいので、これらの成分が熱の授受に与える影響は少ないと考えられる。
When the circulation amount of carbon dioxide is 60 kg / h and the pressure of the
表2は、洗浄システム1において、温度センサ400によって検知される外部の温度が10℃のときと20℃のときの蒸発部210と凝縮部230の圧力の例と、その圧力下での沸点と、外部との温度差を示す表である。
Table 2 shows examples of pressures of the
表2に示すように、温度センサ400によって検知される外部の温度が10℃のときには、蒸発部210の内部の圧力を3.97MPaにし、凝縮部230の内部の圧力を5.09MPaにするように、制御装置500が圧縮機220と弁a271と弁b272と弁c273とを制御する。このように制御することによって、蒸発部210の温度が5℃になり、凝縮部230の温度が15℃になる。このとき、蒸発部210と外部との温度差は5℃、凝縮部230と外部との温度差も5℃である。
As shown in Table 2, when the external temperature detected by the
また、温度センサ400によって検知される外部の温度が20℃のときには、蒸発部210の内部の圧力を5.09MPaにし、凝縮部230の内部の圧力を6.43MPaにするように、制御装置500が圧縮機220と弁a271と弁b272と弁c273とを制御する。このように制御することによって、蒸発部210の温度が15℃になり、凝縮部230の温度が25℃になる。このとき、蒸発部210と外部との温度差は5℃、凝縮部230と外部との温度差も5℃である。
Further, when the external temperature detected by the
蒸発部210と凝縮部230の熱伝導率は等しいので、蒸発部210と外部との温度差と凝縮部230と外部との温度差を等しくすることによって、凝縮部230から外部に流出する熱量と、外部から蒸発部210に流入する熱量を等しくすることができる。
Since the heat conductivity of the
以上のように、第1実施形態の洗浄システム1が備える二酸化炭素の蒸留装置は、液体状態の二酸化炭素を蒸発させるための蒸発部210と、蒸発部210で蒸発させられた二酸化炭素を凝縮するための凝縮部230と、蒸発部210と凝縮部230の内部の圧力を調節するための圧縮機220と弁a271と弁b272と弁c273と制御装置500と、蒸発部210と凝縮部230との間で熱交換を行うためのヒートパス300と、蒸発部210と凝縮部230の外部の温度を検知するための温度センサ400とを備え、圧縮機220と弁a271と弁b272と弁c273と制御装置500は、蒸発部210の内部における二酸化炭素の沸点が、温度センサ400によって検知される外部の温度よりも低くなるように蒸発部210の内部の圧力を調節するように構成され、また、凝縮部230の内部における二酸化炭素の沸点が、温度センサ400によって検知される外部の温度よりも高くなるように凝縮部230の内部の圧力を調節するように構成されている。
As described above, the carbon dioxide distillation apparatus provided in the cleaning system 1 of the first embodiment condenses the
このようにすることにより、蒸発部210の加熱や凝縮部230の冷却を行なうために外部から供給または外部へ排出する熱量を低減することが可能な二酸化炭素の蒸留装置を提供することができる。
By doing in this way, the distillation apparatus of the carbon dioxide which can reduce the calorie | heat amount supplied or discharged | emitted from the outside in order to heat the
また、二酸化炭素の蒸留装置においては、圧縮機220と弁a271と弁b272と弁c273と制御装置500は、蒸発部210の外部から内部に流入する熱量と、凝縮部230の内部から外部に流出する熱量とがほぼ等しくなるように、蒸発部210と凝縮部230の内部の圧力を調節するように構成されている。
In the carbon dioxide distillation apparatus, the
このようにすることにより、凝縮部230から除去する必要がある凝縮熱を、ほとんど全部、蒸発部210において二酸化炭素を蒸発させるために利用することができる。
In this way, almost all the condensation heat that needs to be removed from the condensing
また、洗浄システム1は、被洗浄対象物110を超臨界または液体状態の二酸化炭素で洗浄するための洗浄槽100と、凝縮部230から洗浄槽100に二酸化炭素を供給するための供給路と、洗浄槽100から蒸発部210に二酸化炭素を排出するための排出路と、上記の二酸化炭素の蒸留装置を備える。
The cleaning system 1 includes a
このようにすることにより、蒸発部210の加熱や凝縮部230の冷却を行なうために外部から供給または外部へ排出する熱量を低減することが可能な蒸留装置を備える洗浄システム1を提供することができる。
In this way, it is possible to provide a cleaning system 1 including a distillation apparatus capable of reducing the amount of heat supplied or discharged from the outside in order to heat the
(第2実施形態)
第2実施形態の洗浄システム1が第1実施形態の洗浄システム1と異なる点としては、蒸発部210における二酸化炭素の沸点と外部の温度との差が、凝縮部230における二酸化炭素の沸点(凝縮点)と外部の温度との差よりも小さくなるように、蒸発部210と凝縮部230の圧力が制御される。第2実施形態の洗浄システム1のその他の構成は、第1実施形態の洗浄システム1と同様である。
(Second Embodiment)
The cleaning system 1 of the second embodiment is different from the cleaning system 1 of the first embodiment in that the difference between the boiling point of carbon dioxide in the
表3は、第2実施形態の洗浄システム1において、温度センサ400によって検知される外部の温度が10℃のときと20℃のときの蒸発部210と凝縮部230の圧力の例と、その圧力下での沸点と、外部との温度差を示す表である。
Table 3 shows an example of pressures of the
表3に示すように、温度センサ400によって検知される外部の温度が10℃のときには、蒸発部210の内部の圧力を4.23MPaにし、凝縮部230の内部の圧力を5.09MPaにするように、制御装置500が圧縮機220と弁a271と弁b272と弁c273とを制御する。このように制御することによって、蒸発部210の温度が7.5℃になり、凝縮部230の温度が15℃になる。このとき、蒸発部210と外部との温度差は2.5℃、凝縮部230と外部との温度差は5℃である。
As shown in Table 3, when the external temperature detected by the
また、温度センサ400によって検知される外部の温度が20℃のときには、蒸発部210の内部の圧力を5.4MPaにし、凝縮部230の内部の圧力を6.43MPaにするように、制御装置500が圧縮機220と弁a271と弁b272と弁c273とを制御する。このように制御することによって、蒸発部210の温度が17.5℃になり、凝縮部230の温度が25℃になる。このとき、蒸発部210と外部との温度差は2.5℃、凝縮部230と外部との温度差は5℃である。
Further, when the external temperature detected by the
蒸発部210と凝縮部230の熱伝導率は等しいので、蒸発部210と外部との温度差を凝縮部230と外部との温度差よりも2倍、小さくすることによって、凝縮部230から外部に流出する熱量よりも、外部から蒸発部210に流入する熱量を2倍小さくすることができる。
Since the heat conductivity of the
以上のように、第2実施形態の洗浄システム1が備える二酸化炭素の蒸留装置においては、圧縮機220と弁a271と弁b272と弁c273は、蒸発部210の外部から内部に流入する熱量が、凝縮部230の内部から外部に流出する熱量よりも小さくなるように、蒸発部210と凝縮部230の内部の圧力を調節するように構成されている。
As described above, in the carbon dioxide distillation apparatus included in the cleaning system 1 of the second embodiment, the
このようにすることにより、外部から凝縮部230を冷却する必要がなくなる。
By doing so, it is not necessary to cool the condensing
(第3実施形態)
第3実施形態の洗浄システム1が第1実施形態の洗浄システム1と異なる点としては、蒸発部210における二酸化炭素の沸点と外部の温度との差が、凝縮部230における二酸化炭素の沸点(凝縮点)と外部の温度との差よりも大きくなるように、蒸発部210と凝縮部230の圧力が制御される。第3実施形態の洗浄システム1のその他の構成は、第1実施形態の洗浄システム1と同様である。
(Third embodiment)
The cleaning system 1 of the third embodiment is different from the cleaning system 1 of the first embodiment in that the difference between the boiling point of carbon dioxide in the
表4は、第3実施形態の洗浄システム1において、温度センサ400によって検知される外部の温度が10℃のときと20℃のときの蒸発部210と凝縮部230の圧力の例と、その圧力下での沸点と、外部との温度差を示す表である。
Table 4 shows an example of pressures of the
表4に示すように、温度センサ400によって検知される外部の温度が10℃のときには、蒸発部210の内部の圧力を3.97MPaにし、凝縮部230の内部の圧力を4.79MPaにするように、制御装置500が圧縮機220と弁a271と弁b272と弁c273とを制御する。このように制御することによって、蒸発部210の温度が5℃になり、凝縮部230の温度が12.5℃になる。このとき、蒸発部210と外部との温度差は5℃、凝縮部230と外部との温度差は2.5℃である。
As shown in Table 4, when the external temperature detected by the
また、温度センサ400によって検知される外部の温度が20℃のときには、蒸発部210の内部の圧力を5.09MPaにし、凝縮部230の内部の圧力を6.07MPaにするように、制御装置500が圧縮機220と弁a271と弁b272と弁c273とを制御する。このように制御することによって、蒸発部210の温度が15℃になり、凝縮部230の温度が22.5℃になる。このとき、蒸発部210と外部との温度差は5℃、凝縮部230と外部との温度差は2.5℃である。
In addition, when the external temperature detected by the
蒸発部210と凝縮部230の熱伝導率は等しいので、蒸発部210と外部との温度差を凝縮部230と外部との温度差よりも2倍、大きくすることによって、凝縮部230から外部に流出する熱量よりも、外部から蒸発部210に流入する熱量を2倍大きくすることができる。
Since the heat conductivity of the
以上のように、第3実施形態の洗浄システム1が備える二酸化炭素の蒸留装置においては、圧縮機220と弁a271と弁b272と弁c273は、蒸発部210の外部から内部に流入する熱量が、凝縮部230の内部から外部に流出する熱量よりも大きくなるように、蒸発部210と凝縮部230の内部の圧力を調節するように構成されている。
As described above, in the carbon dioxide distillation apparatus provided in the cleaning system 1 of the third embodiment, the
このようにすることにより、外部から蒸発部210を加熱する必要がなくなる。
By doing in this way, it is not necessary to heat the
(第4実施形態)
第4実施形態の洗浄システム1が第1実施形態の洗浄システム1と異なる点としては、蒸発部210における二酸化炭素の沸点と外部の温度との差が、凝縮部230における二酸化炭素の沸点(凝縮点)と外部の温度との差よりも大きくなるように、蒸発部210と凝縮部230の圧力が制御される。
(Fourth embodiment)
The cleaning system 1 of the fourth embodiment is different from the cleaning system 1 of the first embodiment in that the difference between the boiling point of carbon dioxide in the
また、蒸発部210の熱伝導率kvは、凝縮部230の熱伝導率kcの1/2倍の大きさになるように、蒸発部210と凝縮部230とが構成されている。kc=2kvである。
The thermal conductivity k v of the
第4実施形態の洗浄システム1のその他の構成は、第1実施形態の洗浄システム1と同様である。 Other configurations of the cleaning system 1 of the fourth embodiment are the same as those of the cleaning system 1 of the first embodiment.
表5は、第4実施形態の洗浄システム1において、温度センサ400によって検知される外部の温度が10℃のときと20℃のときの蒸発部210と凝縮部230の圧力の例と、その圧力下での沸点と、外部との温度差を示す表である。
Table 5 shows examples of pressures of the
表5に示すように、温度センサ400によって検知される外部の温度が10℃のときには、蒸発部210の内部の圧力を3.97MPaにし、凝縮部230の内部の圧力を4.79MPaにするように、制御装置500が圧縮機220と弁a271と弁b272と弁c273とを制御する。このように制御することによって、蒸発部210の温度が5℃になり、凝縮部230の温度が12.5℃になる。このとき、蒸発部210と外部との温度差は5℃、凝縮部230と外部との温度差は2.5℃である。
As shown in Table 5, when the external temperature detected by the
また、温度センサ400によって検知される外部の温度が20℃のときには、蒸発部210の内部の圧力を5.09MPaにし、凝縮部230の内部の圧力を6.07MPaにするように、制御装置500が圧縮機220と弁a271と弁b272と弁c273とを制御する。このように制御することによって、蒸発部210の温度が15℃になり、凝縮部230の温度が22.5℃になる。このとき、蒸発部210と外部との温度差は5℃、凝縮部230と外部との温度差は2.5℃である。
In addition, when the external temperature detected by the
蒸発部210の熱伝導率kvの大きさは凝縮部230の熱伝導率kcの大きさの1/2であるので、蒸発部210と外部との温度差を凝縮部230と外部との温度差よりも2倍、大きくすることによって、凝縮部230から外部に流出する熱量と外部から蒸発部210に流入する熱量とを等しくすることができる。
Since the magnitude of the thermal conductivity k v of the
以上のように、第4実施形態の洗浄システム1が備える二酸化炭素の蒸留装置においては、蒸発部210の熱伝導率kvが凝縮部230の熱伝導率kcよりも小さい。 As described above, in the distillation apparatus of carbon dioxide cleaning system 1 of the fourth embodiment is provided, the thermal conductivity k v evaporators 210 is smaller than the thermal conductivity k c condenser portion 230.
蒸発部210の熱伝導率が凝縮部230の熱伝導率よりも小さいことによって、蒸発部210において熱量が外部から流入しにくく、凝縮部230において熱量が外部に流出しやすくなる。蒸発部210と凝縮部230における外部との熱の流出入量は、熱伝導率と、外部との温度差とに比例する。そこで、蒸発部210の熱伝導率を凝縮部230の熱伝導率よりも小さくすることによって、外部と凝縮部230との温度差を、外部と蒸発部210との温度差よりも小さくすることができる。凝縮部230の温度は、外部の温度よりも高いので、凝縮部230の内部の圧力を低くすることによって、凝縮部230と外部との温度差を小さくすることができる。
Since the heat conductivity of the
(第5実施形態)
第5実施形態の洗浄システム1が第1実施形態の洗浄システム1と異なる点としては、温度センサ400によって検知される外部の温度が低くなれば、蒸発部210における二酸化炭素の沸点と、凝縮部230における二酸化炭素の沸点(凝縮点)が低くなるように、蒸発部210と凝縮部230の圧力が制御される。第5実施形態の洗浄システム1のその他の構成は、第1実施形態の洗浄システム1と同様である。
(Fifth embodiment)
The cleaning system 1 of the fifth embodiment is different from the cleaning system 1 of the first embodiment in that if the external temperature detected by the
まず、制御装置500は、温度センサ400によって検知される外部の温度を、所定の温度として記憶する。制御装置500は、蒸発部210における二酸化炭素の沸点が外部の温度よりも低い温度になるように、凝縮部230における二酸化炭素の沸点(凝縮点)が外部の温度よりも高い温度になるように、蒸発部210と凝縮部230の圧力を調節する。このときの蒸発部210と外部との温度差をTv0、凝縮部230と外部との温度差をTc0とする。
First, the
外部の温度が上昇した場合には、制御装置500は、凝縮部230の温度が外部の温度よりも高くなるように、凝縮部230の圧力を調節する。
When the external temperature rises, the
一方、外部の温度が下降した場合には、制御装置500は、蒸発部210の温度が外部の温度よりも低くなるように、蒸発部210の圧力を調節する。
On the other hand, when the external temperature falls, the
外部の温度が、制御装置500に記憶されている所定の温度よりも降下した場合には、制御装置500は、蒸発部210の温度を下げるように蒸発部210の圧力を調節するとともに、凝縮部230の温度を下げるように凝縮部230の圧力を調節する。このようにすることにより、蒸発部210と外部との温度差をTv0、凝縮部230と外部との温度差をTc0に保つことができる。
When the external temperature falls below a predetermined temperature stored in the
以上のように、第5実施形態の洗浄システム1が備える二酸化炭素の蒸留装置においては、温度センサ400によって検知される外部の温度が所定の温度よりも低い場合には、圧縮機220と弁a271と弁b272と弁c273は、蒸発部210の圧力を低くし、凝縮部230の圧力を低くするように構成されている。
As described above, in the carbon dioxide distillation apparatus provided in the cleaning system 1 of the fifth embodiment, when the external temperature detected by the
このようにすることにより、蒸発部210の加熱や凝縮部230の冷却をするために外部から供給することが必要なエネルギーを低減することができる。
By doing in this way, the energy which needs to be supplied from the outside in order to heat the
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。 The embodiment disclosed above should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiment but by the scope of claims, and includes all modifications and variations within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1:洗浄システム、100:洗浄槽、110:被洗浄対象物、210:蒸発部、220:圧縮機、230:凝縮部、271:弁a、272:弁b、273:弁c、400:温度センサ、500:制御装置。 1: Cleaning system, 100: Cleaning tank, 110: Object to be cleaned, 210: Evaporating section, 220: Compressor, 230: Condensing section, 271: Valve a, 272: Valve b, 273: Valve c, 400: Temperature Sensor, 500: control device.
Claims (7)
前記蒸発部の内部の圧力を調節するための蒸発部圧力調節手段と、
前記蒸発部で蒸発させられた二酸化炭素を凝縮するための凝縮部と、
前記凝縮部の内部の圧力を調節するための凝縮部圧力調節手段と、
前記蒸発部と前記凝縮部との間で熱交換を行うための熱交換手段と、
前記蒸発部と前記凝縮部の外部の温度を検知するための温度検知手段とを備え、
前記蒸発部圧力調節手段は、前記蒸発部の内部における二酸化炭素の沸点が、前記温度検知手段によって検知される外部の温度よりも低くなるように前記蒸発部の内部の圧力を調節するように構成され、
前記凝縮部圧力調節手段は、前記凝縮部の内部における二酸化炭素の沸点が、前記温度検知手段によって検知される外部の温度よりも高くなるように前記凝縮部の内部の圧力を調節するように構成されている、二酸化炭素の蒸留装置。 An evaporation section for evaporating liquid carbon dioxide;
Evaporating section pressure adjusting means for adjusting the pressure inside the evaporating section;
A condensing unit for condensing carbon dioxide evaporated in the evaporating unit;
A condensing part pressure adjusting means for adjusting the pressure inside the condensing part;
Heat exchanging means for exchanging heat between the evaporating unit and the condensing unit;
A temperature detecting means for detecting the temperature outside the evaporating unit and the condensing unit;
The evaporating unit pressure adjusting unit is configured to adjust the pressure inside the evaporating unit so that the boiling point of carbon dioxide inside the evaporating unit is lower than the external temperature detected by the temperature detecting unit. And
The condensing unit pressure adjusting unit is configured to adjust the pressure inside the condensing unit such that the boiling point of carbon dioxide inside the condensing unit is higher than the external temperature detected by the temperature detecting unit. Carbon dioxide distillation equipment.
前記凝縮部から前記洗浄槽に二酸化炭素を供給するための供給路と、
前記洗浄槽から前記蒸発部に二酸化炭素を排出するための排出路と、
請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の二酸化炭素の蒸留装置を備える、洗浄装置。
A cleaning tank for cleaning an object to be cleaned with supercritical or liquid carbon dioxide;
A supply path for supplying carbon dioxide from the condensing unit to the cleaning tank;
A discharge path for discharging carbon dioxide from the cleaning tank to the evaporation section;
A cleaning apparatus comprising the carbon dioxide distillation apparatus according to any one of claims 1 to 6.
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- 2008-05-30 JP JP2008142599A patent/JP2009285602A/en active Pending
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